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多模式相参脉冲复调制信号仿真分析系统
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资 源 简 介
详 情 说 明
多模式相参脉冲串复调制信号仿真与分析系统
本系统是一个专注于现代雷达波形建模、处理与性能评估的综合性仿真平台。系统通过高精度的基带信号建模，实现了从波形产生到终端成像处理的全流程模拟，旨在为雷达系统方案设计提供定量的分析参考。
项目介绍
本项目主要针对高性能雷达中常用的相参信号体制进行深度仿真，涵盖了单频脉冲、线性调频（LFM）、步进频率（SF）以及混合调制（LFM-SF）四种波形模式。系统不仅能够生成高保真度的IQ基带信号，还集成了匹配滤波、合成孔径处理技术以及模糊函数分析，使用户能够直观地观察不同调制参数对距离分辨率、多普勒容限及抗干扰性能的影响。
功能特性
- 多模式波形合成：支持四种典型的相参调制模式，可灵活切换以满足不同场景的探测需求。
- 高精度相参维护：算法确保了脉冲序列间的相位一致性，为后续的脉冲累积与合成带宽处理提供了物理依据。
- 脉内与脉间联合调制：实现脉内LFM增加时宽带宽积，脉间频率步进扩展等效合成带宽。
- 全流程信号处理：集成了信号生成、加噪、频谱分析、脉冲压缩以及高分辨率距离像（HRRP）重构功能。
- 多维性能评估：通过模糊函数（Ambiguity Function）计算，分析信号在距离与速度维度的耦合特性。
- 可视化分析终端：通过时域波形、功率谱、压缩响应图、模糊函数3图及瀑布图等多种形式展现信号特性。
使用方法
- 参数配置：在程序初始段设置采样率、载频、脉宽（PW）、重复间隔（PRI）、脉冲总数、带宽（BW）及频率步进（Delta F）等物理参数。
- 模式选择：通过修改调制模式变量（1：相参脉冲，2：LFM，3：频率步进，4：LFM-SF混合调制）来切换仿真波形。
- 运行仿真：执行脚本后，系统将自动生成信号并进行匹配滤波处理。
- 结果观察：系统将弹出集成化窗口，展示信号在时域、频域、压缩后的表现，以及针对步进频模式生成的合成高分辨率距离像（HRRP）。
系统要求
- 运行环境：MATLAB R2016b 或更高版本。
- 必备工具箱：Signal Processing Toolbox（用于功率谱分析、噪声注入等功能）。
- 硬件性能：建议 8GB RAM 以上，以支持多脉冲、高采样率下的矩阵运算。
逻辑分析与实现细节
系统遵循模块化设计思想，其核心实现逻辑如下：
1. 信号生成与相位连续性逻辑 系统首先根据设定的采样率构建时间基准。在生成函数中，针对LFM模式采用二次相位计算逻辑：$exp(j cdot pi cdot k cdot t^2)$。针对涉及频率步进的模式（SF与LFM-SF），系统通过循环计算每个脉冲的频率偏移量，并将其叠加到各段脉冲的时间矢量上。为了保证相参性，每个脉冲的起始相位均与全局时间轴对齐。
2. 接收信号模拟与噪声注入 生成的信号被放置在一个对应总观测时长的大型复数向量中。系统通过内置算法根据指定的信噪比（SNR）向IQ双路信号中注入加斯白噪声，以模拟真实的电磁环境。
3. 动态匹配滤波算法 由于步进频率系统中每个脉冲的载频不同，系统通过循环对每个PRI段进行独立处理。逻辑内会动态构建当前脉冲的匹配滤波器：将基带参考脉冲根据当前的频率偏移进行频谱搬移，再与对应的接收信号段进行频域乘法处理（FFT/IFFT）。
4. 步进频合成与HRRP重构 这是系统的核心亮点。针对SF和LFM-SF模式，系统在完成每个脉冲的初步匹配滤波后，提取各脉冲响应峰值的复数值。这些复数样点携带了目标的相位信息，通过对这些样点进行逆快速傅里叶变换（IFFT），系统实现了时分合成带宽的效果，从而生成相比窄带脉冲更窄、分辨率更高的距离像。
5. 模糊函数二维扫描 系统实现了距离-多普勒模糊函数的数值计算。通过在一个二维网格（时延维与多普勒频率维）上进行遍历，计算参考信号与经过时延偏移、多普勒移频后的信号的循环相关性，展示波形在复杂运动环境下的分辨潜力。
6. 多维可视化展示逻辑 系统预置了六个监控维度：
- 时域图观察IQ分量的正交性。
- 频谱图分析扫频宽度与旁瓣。
- 单脉冲压缩图评估主旁瓣比。
- 3D模糊函数图揭示耦合性能。
- HRRP图对比步进频率带来的分辨率提升。
- 瀑布图则展现了脉冲间的相位稳定度和相参累积情况。
